Berechnung elektrischer Maschinen

Die Lehrveranstaltung wird auf Deutsch gehalten

Lernziel:

Das Modul vertieft die bereits bekannten grundlegenden Kenntnisse über Synchron- und Induktionsmaschinen um spezifische Einsichten in deren Gestaltung und in die Entstehung unerwünschter parasitärer Effekte wie zusätzlicher Verluste, Geräusch- und Schwingungsanregungen. Die Studierenden lernen praktisch relevante Geräusch- und Schwingungsprobleme selbstständig zu analysieren und zu beurteilen, ob und durch welche Maßnahmen störende Effekte reduziert oder vermieden werden können. Zudem lernen sie Synchron- und Induktionsmaschinen anforderungsgerecht neu zu entwerfen.

Stoffplan:

• Synchronmaschinen: Konstruktiver Aufbau und Kühlmethoden von Synchronmaschinen
• Betriebsverhalten von Schenkelpolmaschinen im stationären Betrieb: Zeigerdiagramm, Ersatzschaltbild, Stromortskurve, Spannungsgleichungen, Potier-Dreiecke, permanenterregte Synchronmotoren, synchrone Reluktanzmotoren
• Unsymmetrische Belastung von Synchrongeneratoren
• Einführung in die Drehfeldtheorie (Darstellung der Strombelags- und Feldkurve als unendliche Fourier-Reihen der räumlichen Wellen), Oberwellenstreuung, Schrägung
• Elektromagnetischer Entwurf
• Theorie der Wicklungen: Entwurfsgesetze und Berechnung der Wicklungsfaktoren für Ganzloch- und Bruchlochwicklungen, strangverschachtelte Wicklungen, polumschaltbare Wicklungen, Görges-Diagramme zur Bestimmung der Felderregerkurve und des Koeffizienten der Oberwellenstreuung
• Parametrische Felder aufgrund von Leitwertschwankungen (z.B. Sättigungs-, Exzentrizitäts- und Nutungsfelder)
• Theorie der Stromverdrängung in Käfigen
• Felddämpfung durch Käfig- und Schleifringläufer
• Felddämpfung durch parallele Wicklungszweige der Ständerwicklung
• Tangential gerichtete mechanische Kräfte (allgemeines Bildungsgesetz, asynchrone und synchrone Oberwellendrehmomente)
• Radial gerichtete mechanische Kräfte (Erzeugung von Magnetgeräuschen und mechanischer Schwingungen, einseitig magnetischer Zug und sein Einfluss auf die biegekritische Drehzahl der Welle)
• Verlustarten, zusätzliche Verluste durch Oberwellen

Vorkenntnisse:

Grundlagen der elektromagnetischen Energiewandlug